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rochdi-bahiri
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INTRODUCTIONINTRODUCTION
Le problème de la protection des installations consiste à définir la nature des perturbations contre lesquels on doit se protéger, puis à choisir l’appareil capable de les détecter et capable de les supprimer.
les surintensités ( surcharges ou court-circuits )
les surtensions
les baisses et manques de tension.
INTRODUCTIONINTRODUCTION
Les principales perturbations sur une installation électrique se traduisent par :
Les conséquences de ces perturbations sont multiples :
Le passage du courant dans un fil produit de la chaleur qui échauffe le conducteur selon la relation W=RI2 t.
Il en résulte une élévation considérable de la température pouvant aboutir à la détérioration des isolants, voire à la fusion des conducteurs.
Echauffement :
CONSEQUENCES DES PERTURBATIONSCONSEQUENCES DES PERTURBATIONS
Les conséquences de ces perturbations sont multiples :
A la séparation de deux pièces sous tension d’un appareil de coupure, il se crée une ionisation de l’air, celle-ci engendre la création d’un arc électrique parcouru par le courant à couper.
Création d’un arc électrique :
CONSEQUENCES DES PERTURBATIONSCONSEQUENCES DES PERTURBATIONS
Cette ionisation est due à la distance très faible entre les contacts.
La température de l’arc, compris entre 2500°C et 5000°C, à pour effet de volatiliser le métal des contacts et peut provoquer des brûlures graves pour le personnel d’exploitation.
Dans le cas d’un contacteur ou d’un disjoncteur, laséparation des contacts doit provoquer la coupure du courant, même si celui-ci est très élevé. Il faut donc faire appel à différentes techniques de coupure de l’arc.
TECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARCTECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARC
TECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARCTECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARC
Coupure d’un courant de 5000 A
Lorsque l’arc jaillit, à cause de sa température élevée, l’air chaud s’échappe à la partie supérieure. Il est remplacé par de l’air frais, non ionisé, qui refroidit l’arc.
Cheminées de soufflage
Contactfixe
Contactmobile
Soufflage par auto-ventilation :
Air froid
Air chaud
TECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARCTECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARC
L’arc s’allonge et rencontre des pièces métalliques. Il est fractionné en de nombreux petits arcs et s’éteint de lui-même.
Soufflage par fractionnement de l’arc :
TECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARCTECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARC
1
4
3
2
7
6
5
Soufflage magnétique :
Une bobine placée en série dans le circuit est parcourue par le courant à couper; elle crée un champ magnétique qui provoque ( règle des trois doigts ) une force de bas en haut sur le courant d’arc.
Joues magnétiques
en acier
Contact fixe
Bobine en série avec le circuit des contacts
Contact mobile
Champ magnétiqueproduit par la bobine
Noyan acier en fer doux
Force d'expulsion de l'arc
vers le haut
Intensité du courant à couper
TECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARCTECHNIQUES D’EXTINCTION DE L’ARC
Destinés à éviter que les matériels ne soient parcourus par des courants nuisibles à eux-mêmes et leur environnement, les dispositifs de protections doivent :
détecter les surintensités,
couper en charge le circuit.
L’APPAREILLAGE DE PROTECTIONL’APPAREILLAGE DE PROTECTION
L’APPAREILLAGE DE PROTECTIONL’APPAREILLAGE DE PROTECTION
La mise en œuvre de la protection des installations électriques nécessite différents appareils dont les fonctions spécifiques doivent être parfaitement maîtrisées.
du type de protection visé :
protection contre les surcharges protection contre les court-circuits protection conjointe contre les surcharges et
court-circuits
de leur capacité à assurer cette protection.
La nature des dispositifs de protection dépend :
L’APPAREILLAGE DE PROTECTIONL’APPAREILLAGE DE PROTECTION
Protection contre les surcharges :
Le bon fonctionnement d’un appareil de protection contre les surcharges exige une coordination entre la canalisation et le dispositif de protection ().
CARACTERISTIQUES DES APPAREILS DE PROTECTIONCARACTERISTIQUES DES APPAREILS DE PROTECTION
son pouvoir de coupure doit être au moins égal au courant de court-circuit,
son temps de coupure ne doit pas être supérieur au temps de fusion des conducteurs.
CARACTERISTIQUES DES APPAREILS DE PROTECTIONCARACTERISTIQUES DES APPAREILS DE PROTECTION
Protection contre les court-circuits :
Tout appareil assurant la protection contre les court-circuits doit répondre aux conditions suivantes :
LE FUSIBLELE FUSIBLE
Le fusible est un appareil de connexion dont la fonction est d’ouvrir, par la fusion d’un ou de plusieurs de ses éléments conçus et calibrés à cet effet, le circuit dans lequel il est installé.
Fonction :
LE FUSIBLELE FUSIBLE
F1 F1
FUSIBLEFUSIBLE A
PERCUTEUR
Symbole :
LE FUSIBLELE FUSIBLE
Le fusible doit interrompre le courant lorsque celui-ci dépasse pendant un temps déterminé une valeur donnée.
LE FUSIBLE
Fonctionnement :
Courbe de fusion :
LE FUSIBLELE FUSIBLE
In : Courant nominal
Inf : Courant de non fusion
If : Courant de fusion
t (s)
I (A)
Courbe de fusion
Courbe de non fusion
In
Zone indéterminée ( inertie du fusible)
IfInf
0.5
1
10
100
Constitution :
LE FUSIBLELE FUSIBLE
LE FUSIBLELE FUSIBLE
Constitution :
LE FUSIBLELE FUSIBLE
gG ( gL ou gI ) : Fusible d’usage général. Utilisé dans les installations domestiques.
aM : Fusible accompagnement moteur. Prévu uniquement pour la protection des appareils à caractère inductif (MAS, transformateur, etc.). Ils laissent passer la pointe de courant durant le régime transitoire (démarrage).
Conditions d’emploi des cartouches fusible :
Suivant leurs utilisations, deux classes de fusibles peuvent s’employer :
LE SECTIONNEURLE SECTIONNEUR
Le sectionneur est un appareil mécanique de connexion capable d’ouvrir et de fermer un circuit lorsque le courant est nul ou pratiquement nul, afin d’isoler la partie de l’installation en aval du sectionneur.
Fonction :
LE SECTIONNEURLE SECTIONNEUR
Ph1 Ph2 Ph3N
1 753
2 4 6 8
13 23
14 24
Circuit decommande
Circuit depuissance
SECTIONNEUR TRIPHASESECTIONNEUR BIPOLAIRE
Symbole :
LE SECTIONNEURLE SECTIONNEUR
Il permet d’interrompre la continuité de service ( mise hors tension de l’alimentation ).
Le sectionneur n’a pas de pouvoir de coupure. Il ne doit jamais être manœuvré en charge.
Fonctionnement :
LE SECTIONNEURLE SECTIONNEUR
Les contacts auxiliaires permettent de couper le circuit de commande avant le circuit de puissance (pas de coupure en charge). On les appellent aussi contacts de pré-coupure (contact 13-14, contact 23-24).
Constitution :
Ph1 Ph2 Ph3N
1 753
2 4 6 8
13 23
14 24
Les contacts principaux permettent d’assurer le sectionnement de l’installation. Ils servent aussi de portes fusibles ( contacts 3,5,7 ).
La poignée de commande peut être verrouillée en position ouverte par un cadenas ( consignation ).
LE SECTIONNEURLE SECTIONNEUR
LE SECTIONNEURLE SECTIONNEUR
Possibilité de poigné transversale
Bornes de raccordement
circuit de puissance
Contact auxiliaire à fermeture ( NO )
Contact auxiliaire à ouverture ( NC )
Poigné frontale
EmplacementDes fusibles
L’INTERRUPTEUR SECTIONNEURL’INTERRUPTEUR SECTIONNEUR
L’INTERRUPTEUR SECTIONNEURL’INTERRUPTEUR SECTIONNEUR
Les interrupteurs-sectionneurs satisfont les applications d’interrupteurs par la fermeture et la coupure en charge de circuits résistifs ou mixtes, résistifs et inductifs, ceci pour des manœuvres fréquentes.
Fonction :
Symbole :
L’INTERRUPTEUR SECTIONNEURL’INTERRUPTEUR SECTIONNEUR
1/L
1
3/L
2
5/L
3
2/T
1
4/T
2
6/T
3
L’INTERRUPTEUR SECTIONNEURL’INTERRUPTEUR SECTIONNEUR
Bornes de raccordement
circuit de puissance
Commande rotative Possibilité de
consignation
LE RELAIS THERMIQUELE RELAIS THERMIQUE
Le relais de protection thermique est destiné à la protection des circuits et des moteurs contre les surcharges, les coupures de phases, les démarrages trop long et les calages prolongés du moteur.
Fonction :
LE RELAIS THERMIQUELE RELAIS THERMIQUE
Symbole :
Test
Stop
1 3 5
2 4 6
97
98
95
96
LE RELAIS THERMIQUELE RELAIS THERMIQUE
Le relais thermique utilise la propriété d’un bilame formé de deux lames minces de métaux ayant des coefficients de dilatation différents. Il s’incurve lorsque sa température augmente.
Lame après échauffement
Support
Conducteur pour lepassage du courant
Lame à coefficient de dilatation élevé
Lame à coefficient de dilatation nul
Fonctionnement :
LE RELAIS THERMIQUELE RELAIS THERMIQUE
LE RELAIS THERMIQUELE RELAIS THERMIQUE
Courbe de déclenchement :
LE RELAIS THERMIQUELE RELAIS THERMIQUE
0.3 s1 s
2 s
4 s
10 s
20 s
40 s1 min
2 min
4 min
10 min
20 min
40 min1 h
2 h
0.8 1 10642
Courant de réglage Ir
Temps
Exemple :
Courant de réglage: 3 ASurcharge de 12 A
Temps de déclenchement:Environ 9s
LE RELAIS THERMIQUELE RELAIS THERMIQUE
Bornes de raccordement
circuit de puissance
Contact auxiliaire à fermeture ( NO )
Contact auxiliaire à ouverture ( NC )
Molette de réglage courant nominal du moteur
Bouton test
Bouton réarmement
Bornes de raccordement
circuit de puissance
Bouton stop
LE RELAIS MAGNETIQUELE RELAIS MAGNETIQUE
Le relais de protection magnétique est destiné à la protection des circuits et des moteurs sans pointe de courant ( départs, résistances ) ou au contrôle des pointes de démarrage des moteurs à bagues. Il détecte les surintensités dépassant le niveau de réglage.
Fonction :
LE RELAIS MAGNETIQUELE RELAIS MAGNETIQUE
Symbole :
93
94
91
922
1
64
53
LE RELAIS MAGNETIQUELE RELAIS MAGNETIQUE
En cas de surintensité, l’armature mobile est attiré et commande l’ouverture des contacts. Le réglage du courant de déclenchement s’effectue en diminuant ou en augmentant l’entrefer.
Bobine
Circuit magnétique fixe
Circuit magnétiquemobileEntrefer
Vis de réglage
Ressort derappel
Contactfixe
Contactmobile
Fonctionnement :
LE RELAIS MAGNETIQUELE RELAIS MAGNETIQUE
Courbe de déclenchement :
LE RELAIS MAGNETIQUELE RELAIS MAGNETIQUE
80.8 1 10642
Courant passant / courant de réglage
Temps ( ms)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Exemple :
Courant de réglage: 3 ASurintensité de 9 A
Temps de déclenchement:Environ 15 ms
LE RELAIS MAGNETIQUELE RELAIS MAGNETIQUE
Molette de réglage courant nominal du moteur
Contact NO ou NC partie commande
Bobine
LES DISJONCTEURS MAGNETIQUESLES DISJONCTEURS MAGNETIQUES
Les disjoncteurs magnétiques protègent contre les courts-circuits. Ils sont à associer à des relais de protection thermique pour protéger l’installation contre les surcharges.
Fonction :
LES DISJONCTEURS MAGNETIQUESLES DISJONCTEURS MAGNETIQUES
Symbole :
LES DISJONCTEURS MAGNETIQUESLES DISJONCTEURS MAGNETIQUES
I >
1/L
1
3/L
2
5/L
3
2/T
1
4/T
2
6/T
3
I >I >
Tem
ps
de
déc
len
chem
ent
en s
econ
de
x courant de réglage1001 10
0.001
0.01
10000
1000
100
10
1
0.1
Courbe de déclenchement du disjoncteur magnétique associé à un relais thermique:
LES DISJONCTEURS MAGNETIQUESLES DISJONCTEURS MAGNETIQUES
Irth:Valeur de réglage du Relais thermique
Irm:Valeur de réglage du disjoncteur magnétique
Il est obligatoirement associé à un relais thermique. Sauf dans le cas d’une utilisation en moto variateur.
LES DISJONCTEURS MAGNETIQUESLES DISJONCTEURS MAGNETIQUES
Bornes de raccordement
circuit de puissance
Commande rotative
Possibilité contact de circuit de commande
NO ou NF
Cadenassage
LE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUELE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUE
Le disjoncteur magnéto-thermique est destiné à protéger l’installation contre les surcharges et les court-circuits et permet la coupure de l’installation en charge.
Fonction :
LE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUELE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUE
Symbole :
Liaison mécanique Déclencheur magnétique Enveloppe de protection
Levier de commande Déclencheur thermique Accrochage mécanique Pôle de puissance
LE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUELE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUE
Lorsqu’un défaut survient en aval du disjoncteur, les déclencheurs ( thermique ou magnétique ) provoquent l’ouverture des pôles de puissance afin d’interrompre l’alimentation du circuit en défaut.
Fonctionnement :
LE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUELE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUE
1 2 3 4 6
200
40
20
10
0,5
0,2
0,05
0,01
0.1
10 20 30 40 80 100
200
300
400
600 I / In
Tem
ps
de d
écle
nch
emen
t en
sec
ond
e
10 000
2000
4000
1000
400
100
80
1
0,02
5
Courbe de déclenchement :Irth:Valeur de réglage du déclencheur thermique
Irm: Valeur de réglage du déclencheur magnétique
Icu: Pouvoir de coupure ultime
I : Courant permanent.
In : Courant nominal du dispositif de protection.
Icu : Valeur maximale du courant d’emploi qu’un appareil est capable de couper dans des conditions d’emplois spécifiées sans subir de détérioration, ni donner lieu à des manifestations extérieures nuisibles. Son unité est le kA.
LE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUELE DISJONCTEUR MAGNETO-THERMIQUE
LES DISJONCTEURS MOTEURSLES DISJONCTEURS MOTEURS
Le disjoncteur moteur ( magnéto-thermique ) est destiné à protéger les moteurs contre les surcharges et les court-circuits et permet la coupure en charge.
Fonction :
LES DISJONCTEURS MOTEURSLES DISJONCTEURS MOTEURS
Symbole :
LES DISJONCTEURS MOTEURSLES DISJONCTEURS MOTEURS
1/L
1
3/L
2
5/L
3
2/T
1
4/T
2
6/T
3
Tem
ps
de
déc
len
chem
ent
en s
econ
de
x courant de réglage1001 10
0.001
0.01
10000
1000
100
10
1
0.1
Courbe de déclenchement :
LES DISJONCTEURS MOTEURSLES DISJONCTEURS MOTEURS
Irth:Valeur de réglage du déclencheur thermique
Irm: Valeur de réglage du déclencheur magnétique
LES DISJONCTEURS MOTEURSLES DISJONCTEURS MOTEURS
Bornes de raccordement
circuit de puissance
Commande rotative
Cadenassage
Réglage Irm Possibilité contact de circuit de commande
NO ou NF
LE LIMITEUR DE SURTENSIONLE LIMITEUR DE SURTENSION
Le limiteur de surtension est un appareil qui permet d’établir une liaison directe entre les conducteurs et la terre avant l’apparition d’une tension dangereuse dite « tension d'amorçage ».
Fonction :
LE LIMITEUR DE SURTENSIONLE LIMITEUR DE SURTENSION
Symbole :
LE LIMITEUR DE SURTENSIONLE LIMITEUR DE SURTENSION
400 V
3~
Rn
Limiteur
Pour que la protection soit correctement assurée, le limiteur doit constituer un point faible dans l'installation.
Fonctionnement :
LE LIMITEUR DE SURTENSIONLE LIMITEUR DE SURTENSION
Echauffement lent et progressif entraînant la détérioration de l’installation.
EFFETS
Disjoncteur ( déclencheur thermique )
Relais thermique
MOYENS DE PROTECTION
Augmentation brutale de la tension due : à de mauvaises manœuvres à des contacts accidentels avec la HT à des conditions atmosphériques
CAUSES
Formation d’un arc électrique avec un échauffement très important.
EFFETS
Disjoncteur ( déclencheur magnétique )FusibleRelais magnétique
MOYENS DE PROTECTION
Elévation brutale du courant absorbé par le circuit due à un contact électrique entre deux conducteurs de polarités différentes.
CAUSES
Claquage de l’isolant pouvant entraîner un court-circuit.
EFFETS
Limiteur de surtensionParafoudreRelais de surtension
MOYENS DE PROTECTION
Déséquilibre d’un réseau triphasé (mauvaise répartition des charges).
CAUSES
Mauvais fonctionnement des récepteurs.
EFFETS
Relais à minimum de tension
MOYENS DE PROTECTION
TABLEAU DES PERTURBATIONSTABLEAU DES PERTURBATIONS
PERTURBATIONS
SURCHARGES
Surabondance momentanée d’appareils d’utilisation. Sur une période donnée, l’énergie consommée dépasse les possibilités du circuit.
CAUSES
COURT-CIRCUITS
SURTENSIONSBAISSE DE TENSION
FINFIN